Устройство для измерения диаметра скважины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН за11 Е21 Вй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ. СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 283132 (2l) 3370770Л2-03 (22} 30. 12.81 (46) 30.09.83- Бюл. N 36 (72) К.В. Лукьянов и В.Г. Чижиков (7l) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (53) 622.241.5.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, И 283132, кл. Е 21 В 47/08, 1969. (5Я}{Я) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИАМЕТРА СКВАЖИНЫ по авт.св. У 283132, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено компенсирующими элементами, выполненными в виде стаканов и установленными на концах упругих эле„„Я0„„1044276 А ментов с внутренней стороны последних, причем штоки опор закреплены в дне стаканов.

2. Устройство по и.. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что компенсирующие элементы выполнены из материала с большим, чем из материала штока, температурным коэффициентом линейного расширения

К,э

>.1, ut7 где Ы„ - температурный коэффициент линейного расширения компенсирующих элементов; о" - температурный коэффициент йт линейного расширения материала штока.

1 10447

Изобретение относитоя к технике измерения деформаций в массиве горных пород, окружающих подземные ин-. женерные сооружения. .По основному авт.св. У 283132 описано устройство для измерения ради" альных, перемещений стенок скважины, состоящее из упругого чувствительнога элемента с тензорезисторами и опор, выполненных в виде лыжи с от- 10 верстиями и шарнирно закрепленных на штоке, установленном перпендикулярно чувствительному элементу. Устройство посылается в заранее пробуренную скважину на нужную глубину с помощью специального приспособле" ния. Радиальные перемещения стенок скважины, вызванные ползучестью гор" ных пород или изменением напряженного состояния горного массива, пере- 20 даются через опоры на упругий элемент. Упругие деформации упругого элемента с помощью датчиков (напри" мер тензорезистаров ) преобразуются в электрический сигнал, который пе- д редается и фиксируется регистрирующим прибором jl g.

Недостатком устройства является недостаточная точность измерений, так как механическая часть его (уп.- З< ругий элемент и опоры са штоками ) в отличие от электрической схемы не имеет температурной компенсации. Поэтому устройство, помещенное в скважину, в которой отсутствуют радиальные перемещения, вырабатывает сигнал (кажущуюся деформацию ), если его температура изменяется. Например, в мо" мент установки в скважину темпера.тура устройства на несколько градусов отличается от температуры воздуха в ней и в первое время после установки происходит выравнивание этих темпера; тур. При этом в известном устройстве, изготовленном из стали, величина температурной погрешности может дости-. 45 гать 6,4-10,7 кгс/см град.

Цель изобретения " повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения диа- 50 метра скважины па авт.св. Ю 283132 снабжено компенсирующими элементами, выполненными в виде стаканов и установленными на концах упругих эле" ментов с внутренней стороны послед- 55 них, причем штоки опор закреплены в дне стаканов, а компенсирующие элементы выполнены из материала с большим,. чем из материала штока темпера- турным коэффициентом линейного расширения

С(.

Кэ )1, а ат где Ы„ - температурный коэффициент линейного расширения материала компенсирующего элемен74,1 б " температурный коэффициент линейного расширения материала штока.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из упругого элемента l, тензорезисторов 2, центрирующих пружин .3, компенсирующих элементов, выполненных в виде стаканов 4, штоков 5, осей 6, опор 7 и контргаек 8. . Компенсирующие элементы 4 вверты" ваются в отверстия упругого элемента l с внутренней стороны. Удлиненный шток 5 опоры 7 входит Во внутрен нюю полость компенсирующего элемен" та 4 и соединяется с ним при помощи резьбы, имеющейся в донной части последнего. От проварачивания и выбора мертвого хода резьбы шток 5 фиксируется контргайкой 8.

Устройство работает следующим образом.

При установке его в скважину опары 7 через штоки $ и оси 6 плотно прижимаются к стенкам скважины за счет деформации изгиба упругого элемента 1. Радиальные перемещения стенки скважины вызывают либо. увеличение, либо уменьшение деформаций упругого элемента 1. Изменение деформаций изгиба фиксируется тензорезисторами 2.

При изменении температуры происходит изменение линейных размеров упругого элемента 1, штоков 5, опор 7 и компенсирующих элементов 4.

Причем, если изменение температуры первых трех указанных деталей вызывает появление деформации изгиба упругого элемента 1 одного знака, то такое же изменение температуры компенсирующего элемента 4 вызывает появление деформации изгиба упругого элемента 1 другого знака за счет того,. что компенсирующий элемент 4 соединен с упругим элементом 1 с внутренней стороны, а шток 5 - с донной частью компенсирующего элемента.

1044776

Составитель Г. Алексеева

Редактор Т. Мермелштейн Техред М.Кузьма KogpeKTop»А Повх

Заказ 7489/28 Тираж 603 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва, Ж-З д Раушская наб. g. 4/$

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Размеры компенсирующего элемен.та 4 выбираются элементарным расчетом.исходя из температурных коэффи" циентов линейного расширения материалов и геометрических размеров упругого элемента l, длины штока 5 и высоты опоры 7.

При выборе материала упругого элемента исходят из необходимости полу" чить стабильные упругие характеристики и возможности качественно наклеить тензорезисторы. Наилучшим матери" алом для этого является сталь. Шток 5 может быть также изготовлен из стали, но для сокращения ли нейных размеров компенсирующего weмента 4, материал штока должен иметь минимальный возможный температурный коэффициент линейного расширения.

Например, если шток 5 изготовлен из инвара, размеры компенсирующего элемента 4 могут быть уменьшены за счет

5 снижения требовании к полноте компенсации температурной погрешности.

Введение в устройство компенсирующего элемента повышает точность измерений за счет температурнои компен>0 сации механической части во всех случаях, когда температура устройства не остается постоянной. Благодаря этому расширяется применение метода буровых скважин на мерзлые горные по15 роды и породы, примыкающие к тоннельным выработкам,.температура в которых подвержена суточным и сезонным коле" баниям.